一种富水地层盾构掘进渣土收集排放装置及收集排放方法

技术领域

本发明属于隧道盾构施工技术领域，具体涉及一种富水地层盾构掘进渣土收集排放装置及收集排放方法。

背景技术

近年来，随着国内城市轨道交通的大发展，盾构法因其具有安全、高效和适应性广等优点，在轨道建设中得到广泛的应用。土压平衡盾构穿越富水地层时，由于地层中含水量大，盾构机在穿越过程中极易发生喷涌现象，产生的喷涌从皮带机底部落入盾构机底部，大量泥沙和水流常常导致将管片输送机完全淹没，无法正常掘进，由于空间有限，施工人员清理堆积泥沙和水流效率极低，严重制约了盾构施工效率。

目前大部分防喷涌措施都是针对螺旋机进行改造，如专利号为201910934542.9的可渣水分离的U型密闭螺机防喷涌系统及防喷涌方法，通过两台螺旋机进行配合，实现渣水分离后，再分别运输，但喷涌量大时，不可避免的会有未分离的泥水通过第二螺旋机排到皮带机上，一部分从皮带机底端滑落，一部分从皮带机两侧溅落到皮带机下方，一段时间内导致盾尾堆积大量泥沙和水流，需要定时人工清理，制约了盾构施工效率；同时两台螺旋机及U型密闭结构上下排布的组合形式，占用空间极大，投入成本高，无法在一般隧道结构中使用，仅适用与大直径隧道的施工，设备应用局限性很大；

同时目前涉及到皮带机防喷涌结构如专利号为201920019064.4的一种用于盾构施工中螺旋喷涌时渣土收集和排除的装置的制作方法中提出设置接渣槽，在使用一段时间后，收集的渣土会在槽底沉淀，如不定期人工进行清理，无法保证设备正常使用，同时由于空间较小，人工清理会占用大量时间，严重影响了盾构掘进效率；专利号为202021680646.6的一种用于盾构施工的螺旋机防喷涌结构中，提出在皮带机下方设计托盘，托盘平行于皮带机斜向布设，随着渣土收集量的增多，会导致在收纳槽底部和收纳槽出口，之间的范围产生堆积，导致后续的渣土泥水顺着堆积的渣土流出收纳槽，也需要人工定期进行清理，同时收纳槽出口流出的渣土泥水流入设置在皮带机旁的接料斗中，接料斗占用了皮带机下部管片吊机吊装管片空间，对后续工序施工效率造成影响，降低了盾构施工效率，因此需要设计一种富水地层盾构掘进渣土收集排放装置及收集排放方法，在不对螺旋机结构改造的基础上，最大化的较少设备占用空间，对从皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落到皮带机下方的渣土泥水进行快速清运，无需渣土分离，同时不影响盾构机正常推进。

发明内容

本发明针对土压平衡盾构穿越富水地层时人工定期清理盾构机底部堆积的泥沙和水流效率极低，严重制约盾构施工效率的问题，提供一种富水地层盾构掘进渣土收集排放装置及收集排放方法。

本发明采用如下技术方案：

一种富水地层盾构掘进渣土收集排放装置，所述装置包括皮带机，还包括渣土收集装置，所述渣土收集装置包括位于皮带机底部的用于收集排放渣土落到皮带机上时，滑落、飞溅到皮带机底部的渣土及水或喷涌后的引流排水的收集箱，收集箱内设有搅拌装置和水位监测装置。

收集箱通过固定器与皮带机的底部连接，收集箱的一侧底部设有排水孔，排水孔连接有排水管，排水管上沿水流方向依次设有排水阀门和泥浆泵，所述搅拌装置包括位于收集箱的另一端外侧的电机，电机的输出轴连接有搅拌杆，搅拌杆上设有若干搅拌叶，所述水位监测装置包括液体感应传感器和报警装置，液体感应传感器位于收集箱的内侧壁，液体感应传感器的输出端分别连接有连接线Ⅰ，报警装置的输入端连接有连接线Ⅱ，连接线Ⅰ的一端分别通过快速接线夹头与连接线Ⅱ的一端连接。

所述固定器包括分别位于收集箱两侧侧壁的连接杆。可起到固定连接的作用。

所述电机的底部设有底座，底座的一端与收集箱的外侧壁连接。可起到支撑电机的作用。

所述收集箱设有电机的一侧的顶端设有遮挡板，遮挡板位于电机的上方。可起到保护电机的作用。

所述搅拌叶分别位于搅拌杆的两侧，相对搅拌杆交替布置。可起到搅拌均匀的作用。

所述液体感应传感器位于距离收集箱顶端10cm的位置。

所述液体感应传感器分别位于收集箱的两个相向的侧壁。

所述报警装置上设有指示灯。

所述排水管的出口端底部设有渣土车。

一种富水地层盾构掘进渣土收集排放方法，通过在皮带机下方加装渣土收集装置，即时收集滑落或飞溅到皮带机下部的渣土及水，同时对收集后的渣土泥水进行监测，达到警戒量后及时排放，通过在渣土收集设备内安装搅拌设备，可提前对渣土收集设备内渣土进行拌合，确保渣土混合物顺利排放。

一种富水地层盾构掘进渣土收集排放方法，包括渣土含水量大和含水量小两种情况，具体包括如下步骤：

渣土含水量小时：

第一步，关闭排水阀门，待皮带机底部收集箱内收集的渣土和水的混合物接触到液体感应传感器时，报警装置上指示灯亮起，并发出鸣笛声，开启电机带动搅拌杆旋转，对渣土收集设备内渣土和水的混合物进行拌合，拌合均匀后，关闭电机，打开排水阀门，开启泥浆泵，将渣土和水的混合物排入渣土车土斗内；

第二步，随着渣土和水的混合物的排出，收集箱内收集的渣土和水的混合物与液体感应传感器分离，报警结束，指示灯熄灭；

第三步，收集箱内的水位降低至排水孔上部10cm时，关闭泥浆泵，同时关闭排水阀门；

排渣情况稀薄，含水量大或涌水时，一部分渣土通过皮带机运输至渣土车土斗内；一部分渣土和水流入皮带机底部的收集箱中，直接开启排水阀门，同时开启泥浆泵，待渣土稳定后，关闭泥浆泵，同时关闭排水阀门，重复上述第一至第三步。

本发明的有益效果如下

1. 本发明无需对螺旋机进行改造，通过在皮带机下方加装渣土收集设备，可即时收集滑落或飞溅到皮带机下部的渣土及水，减少盾构机底部清渣工作量，同时设备占用空间极小，对盾构施工各工序正常施工无影响，适用性强；

2. 本发明无需提前进行渣土分离，通过在渣土收集设备内安装搅拌设备，可提前对渣土收集设备内渣土进行拌合，确保渣土混合物顺利排放。

3. 渣土收集设备内沉淀的渣土，无需人工定期对渣土收集设备底部沉淀的渣土进行清理，通过渣土拌合装置进行搅拌后，可直接排出，提高工作效率；

4. 通过液体感应传感器对渣土收集设备内水位进行监控报警，确保渣土收集设备内渣土混合物不会溢流；

5. 设置快速接线夹头，打开快速接线夹头后，可对液体感应传感器进行快速更换；

6. 可重复利用，不占用。

附图说明

图1为本发明的收集排放装置的结构示意图；

图2为本发明的液体感应传感器安装位置示意图；

其中：1-皮带机；2-收集箱；3-固定器；4-排水管；5-排水阀门；6-泥浆泵；7-底座；8-电机；9-搅拌杆；10-搅拌叶；11-遮挡板；12-液体感应传感器；13-连接线Ⅰ；14-快速接线夹头；15-连接线Ⅱ；16-报警装置；17-指示灯。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步说明。

一种富水地层盾构掘进渣土收集排放装置，包括收集箱2和报警装置16，收集箱2通过固定器3与皮带机1的底部连接，收集箱2的一侧底部设有排水孔，排水孔连接有排水管4，排水管4上沿水流方向依次设有排水阀门5和泥浆泵6，收集箱2的另一端外侧设有电机8，电机8的输出轴连接有搅拌杆9，搅拌杆9上设有若干搅拌叶10，收集箱2的内侧壁设有两个液体感应传感器12，液体感应传感器12的输出端分别连接有连接线Ⅰ13，报警装置16的输入端连接有连接线Ⅱ15，连接线Ⅰ13的一端分别通过快速接线夹头14与连接线Ⅱ15的一端连接。

所述固定器3包括分别位于收集箱2两侧侧壁的连接杆。

所述电机8的底部设有底座7，底座7的一端与收集箱2的外侧壁连接。

所述收集箱2设有电机8的一侧的顶端设有遮挡板11，遮挡板11位于电机8的上方。

所述搅拌叶10分别位于搅拌杆9的两侧，相对搅拌杆9交替布置。

所述液体感应传感器12位于距离收集箱2顶端10cm的位置。

所述液体感应传感器12分别位于收集箱2的两个相向的侧壁。

所述报警装置16上设有指示灯17。

所述排水管4的出口端底部设有渣土车。

收集箱2根据使用情况，通过固定器连接在盾构皮带机底部，用于收集滑落、飞溅到皮带机底部的渣土及水或其他喷涌后渣土引流设备引流排水收集。

排水阀门5用于控制收集箱2内渣土及水的排放，防止溢流。

底座7焊接于收集箱2外侧，电机8放置于底座7上。

通过电机8电动搅拌杆9旋转，对收集箱2内渣土混合物进行拌合。

遮挡板11焊接在收集箱2外侧。

液体感应传感器6通过液位传感器报警，及时开启排水阀门。

液体感应传感器连接线通过快速接线夹头与报警装置连接线连接，

报警装置与报警装置连接线连接，报警指示灯位于报警装置中部，当渣土收集设备内收集混合浆液接触到液体感应传感器时，报警装置上报警指示灯亮起，并发出鸣笛声。

一种富水地层盾构掘进渣土收集排放方法，步骤如下：

S1：排渣情况较稀薄，水含量较大时，引流疏渣情况如下：1、一部分渣土通过皮带机运输至渣土车土斗内；2、一部分渣土和水流入皮带机底部渣土收集箱中；

S2：当渣土含水量较小时，关闭排水阀门，待皮带机底部渣土收集箱内收集混合浆液接触到液体感应传感器时，报警装置上报警指示灯亮起，并发出鸣笛声，开启搅拌电机带动搅拌杆旋转，对渣土收集设备内渣土混合物进行拌合，拌合均匀后，关闭电机，打开排水阀门，开启泥浆泵，将渣土和水的混合物排入渣土车土斗内；

S3：随着渣土和水的混合物的排出，当渣土收集设备内收集混合浆液与液体感应传感器分离时，报警结束，指示灯熄灭；

S4：当渣土收集设备内水位降低至排水孔上部10cm左右时，关闭泥浆泵，同时关闭排水阀门。

S5：当渣土含水量较大或涌水时，直接开启排水阀门，同时开启泥浆泵，待渣土稳定后，关闭泥浆泵，同时关闭排水阀门，重复S2-S4步骤；

S6：当液体感应传感器出现故障时，可通过打开快速接线夹头，可对液体感应传感器进行快速更换。